La permeabilità di membrana misura quanto facilmente una specie attraversa una membrana cellulare. In bioelettricità è indicata spesso con P_i per lo ione i e compare nell’equazione di Goldman, dove pesa il contributo relativo di sodio, potassio e cloro al potenziale di membrana.
Una membrana è selettivamente permeabile: non lascia passare tutti gli ioni allo stesso modo. La permeabilità dipende da canali ionici aperti, stato conformazionale dei canali, gradiente elettrochimico, temperatura e proprietà della membrana.
Ruolo nel potenziale di membrana
Nel caso monovalente classico, Goldman usa le permeabilità come pesi dentro il logaritmo:
Se P_K è molto maggiore di P_{Na} e P_{Cl}, il potenziale di membrana resta vicino al potenziale di equilibrio del potassio. Se aumenta P_{Na}, il potenziale si sposta verso il potenziale di equilibrio del sodio.
Permeabilità e conduttanza
La permeabilità P_i non è identica alla conduttanza ionica g_i, anche se entrambe descrivono la facilità di passaggio di una specie. Nel modello elettrico lineare di membrana si usa spesso:
dove E_i è il potenziale di Nernst dello ione. La conduttanza lega corrente e differenza di potenziale; la permeabilità compare nei modelli di diffusione elettrochimica e nella formula di Goldman.
| Grandezza | Uso tipico | Nota |
|---|---|---|
| \displaystyle P_i | Goldman-Hodgkin-Katz | pesa concentrazioni e permeazione |
| \displaystyle g_i | modello circuitale della membrana | lega corrente e forza elettrochimica |
| \displaystyle E_i | Nernst | potenziale di equilibrio del singolo ione |
Cambiamenti dinamici
Neuroni, fibre muscolari e cellule cardiache modificano rapidamente permeabilità e conduttanze tramite canali voltaggio-dipendenti, ligando-dipendenti o meccanosensibili. Il potenziale d’azione nasce proprio da variazioni rapide e coordinate della permeabilità al sodio e al potassio.
Errori comuni:
- interpretare P_i come una concentrazione;
- confondere permeabilità e conduttanza senza controllare il modello usato;
- pensare che il potenziale di membrana dipenda solo dalle concentrazioni, ignorando le permeabilità relative;
- usare Goldman in un istante dinamico come se tutte le permeabilità fossero costanti.
Vedi anche: Equazione di Goldman, Potenziale di membrana, Equazione di Nernst, Modello elettrico della membrana, Potenziale d’azione.